SpaceX獵鷹重型火箭發射成功十張圖讓你看清全球火箭發射市場的現狀與趨勢

科技 02-11

北京時間2018年2月7日下午三時左右，太空探索公司Space X成功發射世界最強大現役運載火箭「獵鷹重型」（Falcon Heavy），並將一輛特斯拉跑車送入繞太陽飛行的軌道—馬斯克還藉機給自己打了個廣告。此次發射成功標誌著，首次由私企製造的火箭嘗試將載荷艙送到地球軌道之外，打破了政府項目壟斷的現狀，同時也對未來月球和火星的探索意義重大。

而此次並非Space X公司2018年的首次火箭發射，早在北京時間2018年的1月8日上午，Space X公司成功完成了來自美國政府的秘密宇宙飛船Zuma搭載的2018年首個發射任務。截止到目前，Space X公司2018年已經完成了兩次火箭發射任務，而其2017年全年一共完成了18次太空火箭發射任務，佔據美國29次發射任務的62%的比重。

一、2018年是商業航天元年，火箭發射次數有望飛升

據美國衛星產業協會（SIA）統計，2012-2017年，全球世界運載火箭發射次數為78-94次，衛星發射市場空間保持在55-60億美元之間，基本保持穩定。

2018年是商業航天的元年，商業發射、太空旅遊、天地一體化里蘊藏著巨大的商機，全球的商業航天風生水起，各國都在這場商機中發力。2018年伊始，全球航天市場「爆炸性動向」應接不暇，繼1月19日中國長征11號的「一箭六星」首次實現了全部商業發射之後，2月6日美國商業航天代表企業SpaceX以63.8噸的獵鷹重型火箭搶了全世界的頭條，刷新了火箭的運載力與發射成本。

根據火箭發射「三巨頭」的規劃，2018年全球火箭發射次數在110次以上，其中僅中國便計劃發射40餘次，2018年頭1個月便完成了6次。

圖表1：2012-2018年全球火箭發射次數統計（單位：次，%）

資料來源：美國衛星產業協會（SIA）前瞻產業研究院整理

二、商業航天產業規模穩速增長，2017年約為2700億美元

從全球火箭發射次數總規模來看，2017年90次，2018年仍將繼續保持快速增長，可見，在下游衛星發射需求的帶動下，全球火箭商業發射市場正在迎來爆髮式增長。

據美國航天基金會發布的報告顯示，2015年全球商業航天市場規模已經達到2455億美元的規模，2016年和2017年商業航天發射活動熱鬧依舊，尤其是2017年各航天大國都在商業火箭發射領域發力，預計2017年商業航天市場規模將達到2668億美元左右。

圖表2：2014-2017年全球商業航天產業市場規模變化趨勢（單位：億美元，%）

資料來源：美國航天基金會前瞻產業研究院整理

三、中國火箭市場爆發，2018年將佔據首位

從火箭發射國家來看，在2017年全球總共90次航天發射任務中，近四分之三的任務被中美俄包攬，世界航天領域正在上演「三國演義」：美國一直是全球火箭發射市場中最重要的國家，2017年火箭發射次數高達29次；其次是俄羅斯市場，發射次數達20次之多；中國2017年火箭發射次數為18次，但商業衛星數量總計只有8顆，我國商業小衛星的高密度發射在2018年伊始拉開序幕，2018年前兩個月的6次火箭發射皆為商業衛星，在全球的17次發射中佔比超過1/3。

圖表3：2016-2018年主要國家火箭發射次數對比（單位：次）

資料來源：前瞻產業研究院整理

圖表4：2017年各主要國家火箭發射次數佔比情況（單位：%）

資料來源：前瞻產業研究院整理

在十九大報告中明確提出了建設航天強國的戰略目標：到2020年，中國力爭實現在軌航天器數量超過200顆，年均發射30次左右，基本達到世界航天強國水平。

通過各國公布的火箭發射規劃來看，2018年中國火箭發射次數將在40次左右，美國、日本等2018年以來已發射2次，照此看來，2018年將是中國火箭發射市場的爆發年。

圖表5：2013-2018年中國火箭發射次數及計劃（單位：次）

資料來源：前瞻產業研究院整理

四、美國運載火箭：商業化降低成本

與中國剛剛開啟的商業航天不同，在地球另一端，航天技術長期保持世界領先的美國，從2010年就致力於推動和鼓勵商業航天發展，其商業航天也同樣處於領先地位，在中國努力突破技術瓶頸、實現更高運載力的同期，美國已經開始通過鼓勵競爭降低商業成本。

美國運載火箭產業經了從多方混戰、政府壟斷、巨頭競爭、巨頭壟斷再到開放競爭五個階段，每個階段的轉變都由政府主導，政府政策對運載火箭產業影響非常大。

上世紀成功登月之後，NASA（美國國家航空航天局）開始主導研製在當時相對經濟的太空梭系統，並且在之後要求所有載荷使用太空梭發射，這使得美國運載火箭一度停產，太空梭壟斷所有發射市場。直到1986年「挑戰者」號太空梭出現爆炸事故之後，美國政府決定鼓勵火箭商業化，1989年火箭重新發射。其後在美國政府等方面的資助下，波音、洛克希德?馬丁在此期間推出了德爾塔、宇宙神等運載火箭。

但其後，兩家公司在2006年成立合資企業聯合發射聯盟（ULA），開始壟斷美國的發射訂單，80%以上的衛星發射市場被德爾塔、宇宙神佔領，由於ULA壟斷導致成本飆升，在美國政府政策支持和NASA 技術支持下，美國私營航天企業SpaceX、軌道ATK 公司大舉進軍商業發射市場並獲成功。2010年，美國政府頒布的《美國國家航天政策》中還提出致力於鼓勵和推動商業航天發展計劃。

圖表6：美國運載火箭發展歷程

資料來源：前瞻產業研究院整理

在2017年美國的29次火箭發射中，SpaceX的獵鷹9火箭貢獻了18次，成為全世界發射頻率最高的火箭，其中14次發射都在海上或陸上對第一級實施了回收，而且成功實現了第一級火箭的二次和三次復用，大大降低了火箭的發射成本，為開啟星際大航海時代打下了的基礎。

此次發射的獵鷹重型，已經將單位載荷成本降至1141美元/千克，對比此前數萬美元/千克的價格，堪稱「白菜價」。

圖表7：2017年美國主要運載火箭型號發射次數（單位：次）

資料來源：前瞻產業研究院整理

五、商業小衛星發射需求爆發，大推力火箭發射是主導力量

目前太空中運行的衛星中，商業衛星已佔據了半壁江山，未來從衛星數量上看，商業小衛星將佔據主導地位。美國商業航天發展迅猛，湧現出了一大批如OneWeb、SpaceX、LeoSat 等新興商業航天企業，各自推出了數量巨大的衛星星座計劃；中國商業航天已經起步，多家非傳統衛星製造企業也紛紛推出了自己的商業衛星星座計劃，部分公司已發射了數顆衛星。

據不完全統計，按照國內相關公司規劃，未來三年內將有近300顆微小衛星的發射需求，假設每顆微小衛星的平均重量為100公斤，使用小型運載火箭發射衛星的價格為2萬元美元/公斤，僅國內微小衛星發射市場空間就有望達到每年2億美元。

圖表8：美國部分低軌小衛星星座計劃

資料來源：前瞻產業研究院整理

圖表9：中國部分低軌小衛星星座計劃

資料來源：前瞻產業研究院整理

而商業航天產業快速起勢離不開大推力火箭發射市場的帶動。大推力火箭顯然在動力系統、零件系統等方面對產品的性能有更高的要求，因此其製造成本非常高昂，高昂的造價成本當然帶來比較高的發射報價，而在發射次數逐年增多的基礎上，它所帶來的火箭發射規模也就越高。

從報價上看，中國的長征三號運載火箭看似略佔優勢，然而隨著美國獵鷹號系列運載火箭箭體回收技術的研發成功，火箭箭體回收可以為獵鷹-9節約近30%的成本，從而使其報價降低至3700萬美元左右，導致我國火箭商業發射報價優勢蕩然無存。

但綜合來看，動力火箭發射仍然是全球火箭商業發射市場前進的最大動力。

圖表10：大中型（推力）火箭發射報價情況及評價（單位：萬美元，%）

資料來源：前瞻產業研究院整理

六、「獵鷹重型」火箭有效載荷首屈一指，LEO載荷高達63.8噸

火箭發射的有效載荷量的大小對於火箭商業發射市場的意義非凡。高載荷量的火箭不但可以攜帶更多衛星進入到外太空或者其他星際軌道完成各種任務，還可以實現地球與其他星球/星際軌道之間大質量貨物傳遞目標以有效解決空間站等補給不及時或者不夠的問題。

截止到2018年2月7日，Space X公司發射的獵鷹重型火箭的LEO有效載荷量高達63.8噸，載荷量高居全球火箭之首，比排在第二名的中國長征五號的25噸多出近40噸。而在GTO載荷量方面，其載荷量為26.7噸，比中國長征五號多出14噸。可見，在火箭發射有效載荷方面，美國仍占較大優勢。

圖表11：大推力火箭運載能力

資料來源：前瞻產業研究院整理

圖表12：中美大推力火箭運載能力對比（單位：噸）

資料來源：前瞻產業研究院整理

隨著美國Space X公司獵鷹重型火箭的推出，各國布置大中型火箭發射的計劃也不斷浮出水面，中國計劃在2018年繼續執行長征五號重型運載火箭的發射任務；美國航天局也將在2018年推出「太空發射系統」大推力運載火箭計劃；美國的藍色起源公司計劃推出「新格林」火箭。總之，在未來的大推力火箭商業發射市場中，主要國家都在摩拳擦掌，競爭情形也將更加激烈。

圖表13：大推力火箭發展計劃

資料來源：前瞻產業研究院整理

七、日本「SS-520」5號機發射成功，小型火箭發射市場潛力巨大

一直以來，小型火箭發射並未在火箭商業發射市場引起波瀾，一是因為小微型衛星發射的趨勢並不明朗，二是因為小型火箭發射的技術以及動力性能並不穩定。然而，2018年2月3日，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）從鹿兒島縣的內之浦宇宙空間觀測站，發射了迄今全球最小型運載火箭「SS-520」5號機，約7分半鐘後，該火箭上搭載的皮納衛星TRICOM-1R分離並進入預定軌道。這一事件也意味小型火箭發射商業化市場仍具有開發的條件。

隨著電子元器件朝著微型化方向發展，完成同樣功能的衛星越做越小，因此小衛星乃至微衛星、納衛星和皮衛星發展也很快，廣泛應用於科研、技術試驗、商業遙感等領域。比如，此次5號機上搭載的皮納衛星重約3千克，主要用於地球影像拍攝和數據通信。

其實這並非全球第一個小型火箭的發射事件。此前，美國初創公司「火箭實驗室」在紐西蘭成功發射了一枚搭載3顆超小型衛星的小型火箭，並將衛星送入預定軌道。這枚「電子」火箭長17米、直徑1.2米，重10.5噸，最高載荷為225公斤。

綜合來看，目前在小型衛星發射需求廣闊的小型火箭發射市場僅日本和美國，市場潛力巨大。

圖表14：全球小推力火箭發射情況